التفاصيل الداخلية لعمل محطات التوزيع والنقل الكهربائية

أهمية الاطلاع على التفاصيل الداخلية لمحطات التوزيع والنقل:

تعتمد الحياة الحديثة على الطاقة الكهربائية في كل شيء، مثل المكاتب والأسر والمخازن تعتمد جميعها على الأنظمة الكهربائية لتعمل، ولكن ما مقدار ما نعرفه عن نقل وتوزيع الطاقة الكهربائية؟، ومن أجل التأكد من تحقيق أقصى استفادة من شبكاتنا الكهربائية، سوف تكون هناك نظرة على كيفية عمل نقل وتوزيع الطاقة الكهربائية وأساسيات كيفية وصول الكهرباء إلى منازلنا والامتيازات والعيوب وكيف يمكننا صنعها و أقصى استفادة من هذه الأنظمة؟

كيف يعمل نظام نقل وتوزيع القدرة الكهربائية؟

كما يوحي الاسم، يشير “نقل وتوزيع الطاقة الكهربائية” إلى النظام الذي يستخدم للتأكد من انتقال الكهرباء من محطات الطاقة إلى كل مسكن أو مبنى يتطلب ذلك، وذلك بغض النظر عن المصدر الذي تستخدمه المحطة لتوليد الكهرباء؛ فسيتطلب الأمر دائماً نظام نقل للوصول إلى وجهتها.

ولحسن الحظ؛ فإن المبدأ الكامن وراء تدفق الكهرباء بسيط نوعاً ما ولا يختلف عن الماء، وبينما يمكن تخزين الكهرباء، إلا أنها يمكن أن تتحرك مثل السوائل، كما تقوم محطات توليد الطاقة بتوليد الكهرباء من خلال الأعمال الميكانيكية أو الحرارية وتحويلها إلى طاقة، وذلك بعد الانتهاء من ذلك؛ فقد تحتاج الكهرباء إلى “دفعة” لبدء التحرك نحو منازلنا.

وفي الأساس، تستخدم محطة الطاقة جزءاً من هذه الطاقة لإنشاء فرق محتمل بين الأسلاك والمحطة، كما يعمل هذا الاختلاف مع الإلكترونات مثلما تفعل الجاذبية بالنسبة لنا، ويصبح هذا “الدفع” الذي يجعل الكهرباء تتحرك.

كما يتكون نظام “نقل وتوزيع الطاقة” من جميع الأجزاء المستخدمة كطريق لهذه الكهرباء، وذلك من الأبراج إلى الأسلاك وما بعدها، وباستخدام هذا “الدفع” البسيط؛ تقوم الأسلاك والمحولات بنقل الكهرباء وإعادة توجيهها إلى كل مبنى، حيث يمكن استخدامها، ووفقاً للتقديرات فإنه بسيط ولكنه فعال وهذا ما يجعل أنظمتنا الكهربائية موثوقة للغاية.

ما هو التباين بين نقل وتوزيع الكهرباء؟

بينما تتم الإشارة عادةً إلى عملية نقل وتوزيع “القدرة الكهربائية” معاً وبشكل متوافق؛ فإن هذا لا يعني أن كلا المصطلحين يمثلان نفس الشيء، كما تعد أنظمة النقل والتوزيع جزءاً من النظام الذي يسمح للطاقة بالوصول إلى وجهتها المقصودة، ولكنهما أجزاء منفصلة من هذه العملية.

ما هو نظام نقل القدرة الكهرباء؟

أسهل طريقة لفهم الاختلاف هي التفكير في الأمر كما تفعل مع الطرق، حيث يعمل نقل الطاقة مثل الطرق السريعة للكهرباء، كما تم “تصميم نظام النقل”، وذلك لنقل الجزء الأكبر من الكهرباء لمسافات طويلة وطويلة جداً، ولكنه لا يوفر هذا الجهد بشكل مباشر لكل منزل، حيث تعتبر الأبراج الكبيرة ذات الأسلاك التي تراها في الرحلات البرية جزءاً من نظام النقل هذا.

ما هو توزيع القدرة الكهرباء؟

من ناحية أخرى؛ فإن نظام التوزيع هو النظام المكلف بتوصيل الطاقة التي تنقلها أنظمة النقل إلى المساكن الفردية، كما يمكنك التفكير في الأمر مثل شوارع المدينة أو الممرات التي تصل إلى كل منزل، حيث يبدو نظام التوزيع مشابهاً جداً لنظام النقل ولكن على نطاق أصغر بكثير، حيث أن الأبراج التي تراها في الأحياء والمناطق السكنية هي المكون الرئيسي لنظام التوزيع.

لذلك، بينما تعمل أنظمة النقل والتوزيع جنباً إلى جنب، إلا أنهما ليسا نفس الشيء، وكلاهما يعملان على مقاييس وجهود مختلفة وهذا ما يميزهما.

من ماذا تتكون أنظمة التوزيع والنقل؟

نظام النقل:

يمكن التعرف على ذلك بسهولة من خلال “أبراج النقل” الكبيرة المطلوبة لنقل الطاقة، ولكن هذا ليس الجزء الوحيد من النظام، وهناك حاجة إلى الأبراج بشكل أساسي للتأكد من أن خطوط الطاقة آمنة، وذلك فوق مستوى الأرض وتبقى منفصلة عن بعضها البعض.

وتعد خطوط الطاقة أهم جزء في نظام النقل، كما إنها توفر الكهرباء بمسار تتدفق منه وهي جوهر نظام النقل، وأخيراً لدينا محطات فرعية وهي عبارة عن هياكل كبيرة بها موصلات ومقاومات، حيث تعمل المحطات الفرعية على خفض الجهد الكهربائي، بحيث يمكن استخدامها في المنازل وتساعد أيضاً في توجيه الكهرباء إلى أنظمة التوزيع.

نظام التوزيع:

للوهلة الأولى يشبه إلى حد بعيد ناقل الحركة، حيث تساعد الأبراج الصغيرة مرة أخرى في الحفاظ على خطوط الكهرباء آمنة، ولكن حجم كليهما يقل بشكل كبير بالمقارنة، كما أن الأجزاء الأكثر تميزاً هي تلك المطلوبة للاتصال بالسكن، حيث يتم تثبيت محول على الأبراج للتأكد من أن المباني تتلقى دائماً الجهد المناسب.

غالباً ما تستخدم لوحة التوزيع عندما يكون لمبنى واحد مكاتب أو شقق متعددة لأنها تسمح بتوزيعها داخل المبنى، حيث يعتمد النظام على قواطع الدائرة لحماية النظام من الدوائر القصيرة، كما يتم استخدام نموذج مثل قاطع الدائرة المصبوب سلسلة (NM8) لهذا الغرض.

فقدان القدرة أثناء النقل والتوزيع:

في حين أن نقل الطاقة الكهربائية وتوزيعها أمر بسيط من الناحية العملية؛ فإن هذا لا يعني أنها بطبيعتها خالية من العيوب، حيث أن الجهد الذي تولده المحطات للكهرباء قوي جداً بالنسبة للأجهزة المنزلية، وذلك نتيجة لذلك، تحتاج أنظمة النقل والتوزيع إلى خفض هذا الجهد بشكل تدريجي للتأكد من أنه مناسب للاستخدام اليومي.

من الناحية المثالية؛ فإنه سيتم القيام بذلك مع عدم فقدان الطاقة، ومع ذلك؛ فإن الكثير من القطع المستخدمة في الأنظمة الوطنية قديمة تماماً، كما يمكن أن تتسبب الأنظمة القديمة في خسارة كبيرة للطاقة، مما يعني أنك ستحصل على تدفق أقل قوة أو ثابتاً، وخاصةً إذا كنت قد واجهت مخالفات في الطاقة؛ فمن المحتمل أن يكون الجهاز على خطأ.

كما سيضمن اختيار المعدات المناسبة لأنظمة النقل والتوزيع وصول الطاقة بالشكل المطلوب، كما توفير مستوى أفضل من التدفق والخدمة المستمرة دون انقطاع، وهذا هو سبب أهمية اختيار المعدات المناسبة.

ولتقليل حجم الخسائر في محطات النقل والتوزيع، يجب أن تزيد المرافق من أحجام الكابلات، وخاصةً في مناطق الاستخدام العالي، كما يمكن أن تقلل كابلات الطاقة العالية الخسائر، بحيث يمكن أن يؤدي التحجيم غير المناسب للموصلات لخطوط التوزيع إلى خسائر كبيرة. يمكن استخدام بنوك المكثفات على طول خطوط النقل لتصحيح عامل القدرة أيضاً.

كما يجب على شركات المرافق أيضاً تقليل أطوال الكابلات عندما يكون ذلك ممكناً، كما تؤدي خطوط التوزيع الطويلة، خاصةً في المناطق الريفية، إلى فقد الطاقة، كما يجب على الفنيين استخدام الوصلات والمفاصل فقط عند الضرورة، كما أنهم بحاجة إلى استخدام التقنيات المناسبة للاتصالات الراسخة، حيث يمكن أن تتسبب التوصيلات والمفاصل في فقد الطاقة إذا لم يتم التقيد بمعايير الجودة العالية.